Cilvēka deguns: ierīces ar kvantu smaržu

Tehnoloģija cilvēcei ir devusi mašīnu alternatīvu, kas vislabāk izjūt visas sajūtas, izņemot vienu - ožu. Pašreizējās teorijas nespēj izskaidrot mūsu spēju uztvert šķietami bezgalīgu jaunu smaržu daudzveidību no ierobežota receptoru repertuāra. Ja ķīmiķis sintezē jaunu, uz Zemes vēl neredzētu savienojumu, un mūsu ožas sistēma to var atklāt, mūsu smadzenes spilgti ražo tam pilnīgi jaunu pieredzi. Viens cilvēks, parfimērs un biofiziķis, vārdā Luka Turīna, pēdējās divās desmitgadēs ir salicis ļoti apstrīdētu teoriju, kuras mērķis ir izskaidrot, kā tiek atklātas un pārnestas smakas - no molekulām pārveidotas par nervu smailēm. Šonedēļ viņš publicēja neapstrīdamus pierādījumus, kas var vienreiz un galīgi apklusināt viņa daudzos kritiķus.

Visā vēsturē jaunu teoriju pieņemšana notika nevis pārveidojot tās nelabvēlīgos faktorus, bet gan tāpēc, ka galu galā viņi to arī izdarīja . Jauns ieskats galveno argumentu pret jaunu teoriju bieži pārvērš par visspēcīgāko pierādījumu. Tas attiecas uz konkrētu molekulu, kas pazīstama kā karvons . Kā redzams labajā attēlā, karvons ir divos enantiomēros - citiem vārdiem sakot, aromātos -, kas ir viens otra spoguļattēli. Neizskaidrojami viens enantiomērs - R- forma - smaržo pēc piparmētras, savukārt S- veido ķimeņu vai dilles smaržas.

Tradicionālais slēdzene un atslēga ožas teorija apgalvo, ka smaržvielas saistās saskaņotās receptoru kabatās, kas nosaka formas. Šī teorija darbojas labi karvonam, ja vien katrai versijai ir atšķirīgi receptori. Galvenais slēdzenes un atslēgas jēdziena ierobežojums ir tāds, ka ir daudz piemēru, kur molekulas ar pilnīgi atšķirīgu formu smaržo līdzīgi. Piemēram, borānam, kuram trūkst sēra saišu, joprojām ir puves olu smarža, kas parasti saistīta ar šīm saitēm. Izrādās, ka borāna infrasarkanajā (IR) vai vibrācijas spektrā ir līdzīgas virsotnes, kas pārklājas ar sēra saitēm. Turīna apgalvo, ka tad, kad smaržviela saistās labajā kabatā, elektroni caur to var tunelēt tādā veidā, kas ir atkarīgs no molekulas iekšējās vibrācijas frekvences. Viss vibrāciju spektrs būtu sadalīts, katram receptoram komandējot nelielu tā spīli. Šajā interpretācijā deguns vairāk vai mazāk kļūst par ķīmisko spektroskopu.

Turīnas teorijai raksturīgā problēma ir tā, ka, lai arī spoguļattēli smaržo atšķirīgi, tiem ir identiski IR spektri. Dramatiskā pretnostatījumā šim šķietamajam šķērslim Turīna pievienoja butanolu diļļu karvona paraugam un lika tam smaržot pēc piparmētras. Butanolam ir tāda pati saikne kā karvonā, bet tā ir pietiekami maza, lai kopā ar to ieslīdētu receptoru kabatās. Kritiķi pārslēdza pārnesumus, parādot, ka mazā molekula acetofenons cilvēkiem smaržo vienādi, pat ja tiek mainīts tās vibrācijas spektrs, aizstājot dažus tā ūdeņražus ar smagākiem deitērija atomiem. Šī aizstāšana liek molekulas saitēm lēnāk svārstīties, efektīvi izmainot visas molekulas globālo viļņošanos un elektronu spēju caur to tunelēt. Turīna jau bija parādījusi augļu mušas Drosophilā, ka deuterētās acetofenona formas var diskriminēt vismaz uzvedības ziņā, bet tas vienkārši nav tik eksperimentāli pārliecinošs kā cilvēks, kurš tieši ziņo par smaržu.

Turīnas meistarība, kas šonedēļ publicēta izdevumā Plos One, parāda, ka viena granāta nenogāž visu fortu. Turīna izvirzīja hipotēzi, ka lielāka molekula, piemēram, muskuss, ar vairākiem punktiem, kurus varētu deuterēt, cilvēkiem būtu labāk nosakāma. Muskusa molekulas ir aptuveni tik lielas, cik vien iespējams nokļūt ožas receptoros. Ar gandrīz 300Da (daltonu) svaru lielāko daļu no tiem diez vai var uzskatīt par gaistošiem un tie mēdz uzturēties uz zemes vai turēties pie priekšmetiem, piemēram, kokiem. Tikai pāris šo spēcīgo un dārgo materiālu molekulas, vismaz stirnām vai mežacūkām, ir pietiekami daudz, lai viņu pasaule apietu.

Lai izvilktu dažādu un smalku šo savienojumu formas no trauka, kurā tie tika pagatavoti, Turīna izmanto gāzes hromatogrāfu. Lai izvairītos no parauga piesārņošanas vai degradācijas, smaržvielas bieži vien tiek patērētas tieši pēc iespējas ātrāk no mašīnas izejas. Eksperti testētāji pētījumā aprakstīja neapūdeņotos paraugus kā labi asus un muskusus, savukārt visi vibrācijas modificētie paraugi ieguva jaunu raksturu, kas attēlots tikai ar tādiem vārdiem kā riekstains, grauzdēts, eļļains metālisks un skarbs .

Pat šīm atšķirībām joprojām piemīt subjektīvs gaiss, un tās bieži saprotamu padara tikai tie, kam piemīt gan dedzīgs deguns, gan akūts aprakstošs spēks. Tā kā vecā teorija ļauj iegūt grūti iegūtus datus, mašīnu uztveršana būs tiešais labdaris, savukārt mums drīz var sekot mākslīgais deguns, uzlabota uztvere un lielāka izpratne par to, kā mēs iekšēji iesaiņojam savas maņu ainavas lielākās realitātes. Šīs noslēpumainās varenības pilnīga atšifrēšana joprojām ir maņu zinātnes galējā robeža. Genoms ir piesārņots ar neskaitāmiem nederīgiem receptoru proteīniem, kas nesen evolūcijā atdalīti kopā ar mūsu atrofētajām primātu ožas spuldzēm. Ožas orgāns ir priviliģēta smadzeņu zona, kur jaunie neironi nepārtraukti migrē un savstarpēji savienojas, padarot to par pievilcīgu reģionu reģenerācijas izpētei. Zaudēto suņu intuīciju iespējama pārvietošana, izmantojot atbilstošas ​​tehnoloģijas, bagātinās mūsu cilvēcisko pieredzi tādā veidā, kādu mēs varam iedomāties tikai tagad.